Direkte Kopplung von Rubidiumatomen und Oberflächenplasmonen an einer Gold-Vakuum-Grenzfläche

Abstract

In dieser Arbeit werden ultrakalte Rubidium Atome in der Nähe einer Goldoberfläche positioniert. In den Atomen werden mit resonanten Laserstrahlen Dipolmomentoszillationen angeregt. Aufgrund dieser Dipolmomentoszillationen können die Atome direkt mit quantisierten Ladungsträgeroszillationen in der Goldoberfläche, so genannten Oberflächenplasmonen, koppeln. Zum Nachweis der Kopplung wurde für das Projekt ein experimenteller Aufbau konstruiert, der mit Hilfe der Kretschmann-Konfiguration, Oberflächenplasmonenanregung in der Goldoberfläche durch Kopplung an Photonen nachweisen kann. Durch die Detektion dieser Photonen konnte gezeigt werden, dass die Kopplungsstärke der beiden beschriebenen Systeme im Bereich der hohen Kooperativität liegt.

In this work ultracold atoms are positioned close to a gold surface. The atoms are irradiated by resonant laser beams to excite dipole moment oscillations in the atoms. Due to this dipole moment oscillations there is the possibility for the atoms to couple directly to quantized charge density oscillations, the so called surface plasmons. For the verifications of this coupling there was constructed an experimental setup, based on the Kretschmann configuration, that allowed the detection of surface plasmon excitation in the gold surface by coupling them to photons. By detecting this photons it could be shown, that the coupling between the described systems is in the range of high cooperativity.